Warum hat das Space Shuttle Diagonalreifen anstelle von Radialreifen verwendet?

Flugzeug- und Autoreifen können in zwei Haupttypen unterteilt werden, basierend auf der Ausrichtung der Körperlagen der Reifen (die Schichten aus festem Gewebe, die den Hauptstrukturkörper des Reifens bilden); Radialreifen werden so gebaut, dass die Körperlagen senkrecht zum Wulst und zur Lauffläche verlegt werden (so dass sich die Körperlagen radial gerade nach außen erstrecken – daher der Name – vom Reifenwulst, direkt von einer Seite zur anderen in einem 90º-Winkel unter der Lauffläche und gerade radial zum Wulst auf der anderen Seite des Reifens), während bei Diagonalreifen (oder einfach Diagonalreifen ) die Körperlagen in einem schrägen Winkel verlegt sind.

Radialreifen sind aus gutem Grund bei weitem die gebräuchlichere Art; Sie sind stärker als Diagonalreifen und verschleißen viel langsamer.

Ich war daher ziemlich überrascht zu erfahren, dass die Reifen, die für das Hauptfahrwerk des Space Shuttles verwendet wurden, vom älteren, schwächeren Diagonaltyp waren:

Räder und bereifung

[...]

Die Reifen des Hauptfahrwerks sind 44,5 x 21 Zoll groß und haben 16 Cordschichten in Diagonalbauweise. Sie werden normalerweise mit Stickstoff auf einen Druck von 370 Pfund pro Quadratzoll (psi) aufgeblasen. Die maximal zulässige Belastung pro Reifen des Hauptfahrwerks beträgt 132.000 Pfund. Bei einer Reifenlastverteilung von 60/40 Prozent beträgt die maximale Reifenlast auf einem Federbein 220.000 Pfund. Die Reifen des Hauptfahrwerks sind für eine maximale Geschwindigkeit über Grund von 225 Knoten ausgelegt und haben eine Lebensdauer von einer Landung. [ Betriebshandbuch der Shuttle - Crew ; meine Betonung.]

Das Hauptfahrwerk des Space Shuttles scheint einer der schlechtesten Orte zu sein, an denen Schräglagen anstelle von Radials verwendet werden können. Da jeder Reifen bis zu 59,9 Tonnen (66 Short Tons) tragen kann und mit Aufsetzgeschwindigkeiten von über 200 Knoten fertig werden muss, scheint es unerlässlich, die stärksten verfügbaren Reifen zu verwenden. Das Ausmaß der auf diese Reifen ausgeübten Belastungen war so groß, dass, während die meisten Flugzeugreifen Dutzende bis Hunderte von Flügen überstehen können, bevor sie gewechselt werden müssen, die Shuttle-MLG-Reifen für insgesamt eine Verwendung vor dem Austausch ausgelegt waren . Außerdem würde bei nur vier MLG-Rädern pro Shuttle-Orbiter selbst ein Ausfall eines einzigen MLG-Reifens die Bremsfähigkeit des Fahrzeugs erheblich beeinträchtigen, was ausdrücklich nicht der Fall istEine gute Sache für etwas, das so schnell ist wie ein landender Shuttle-Orbiter. Angesichts all dessen würde man meinen, dass Radialreifen zweifellos die offensichtliche Wahl für das Hauptfahrwerk des Shuttles wären, da ihre größere Festigkeit und ihr langsamerer Verschleiß die Wahrscheinlichkeit eines Reifenschadens bei der Landung erheblich verringern würden - doch die Shuttles wurden stattdessen verwendet Diagonalreifen. Warum?

Ich werde auf die Beine gehen und vorschlagen, dass die Reifen nur einmal verwendet werden, auch haben sie möglicherweise das Gewicht berücksichtigt, und wenn ein Platzen, der Stahlsplitter? Nur ein Gedanke.
Es ist erwähnenswert, dass die meisten Flugzeugreifen während der Shuttle-Ära Diagonalreifen waren. Erst in den letzten Jahren sind Radials bei Verkehrsflugzeugen wie der Boeing 787 oder dem Airbus A350 üblich geworden.
@Bret Copeland ist dies eine Folge der langsamen Übernahme durch die FAA?
Dies wäre besser auf Space.SE gefragt.
Es ist interessant zu sehen, dass die NASA die Reifenlebensdauer realistisch eingeschätzt hat. Als ich Mitte der 80er Jahre am Shuttle arbeitete, wurde die Reifenlebensdauer als „Gut für 6 Landungen“ in die Seitenwände eingegossen. Sie wurden nie für mehr als eine Landung verwendet. Ein Blick auf die Reifen nach der Landung machte deutlich, dass sie fertig waren.
Der natürliche Vorteil von Radialreifen ist ihr Verhalten beim Kurvenfahren und beim Rollen auf sehr unebenen Oberflächen. Beides ist kein signifikanter Faktor für Shuttle-Landungen. Die eigentliche Frage, die es zu beantworten gilt, lautet also: Warum sollte jemand jemals Radialreifen für das Shuttle verwenden wollen?
@RayButterworth: Radials haben auch einen natürlichen Vorteil in ihrer größeren Festigkeit, geringeren Wärmeentwicklung und langsamerem Verschleiß, wodurch das Risiko von Reifenplatzern während der Landung verringert wird - etwas, das bei Shuttle-Landungen ein sehr wichtiger Faktor war .
@ Sean Ich wage zu behaupten, dass die Hitze und der Krieg, die durch den Schlupf beim Aufsetzen erzeugt werden, der sich zwischen Radial und Bias nicht wirklich unterscheidet, das, was in der kurzen Rollphase danach passiert, völlig in den Schatten stellt. Ganz zu schweigen davon, dass die Reifen viel mehr Wärme von den Bremsen erhalten, als dies bei Automobilanwendungen der Fall wäre. Auch hier hilft das radiale Design nicht.
Ich bin fasziniert: Wurden die Räder überhaupt zum Bremsen der Shuttles verwendet oder war es fast ausschließlich der Fallschirm?

Antworten (1)

Einfach ausgedrückt, für den Gewichtsbelastungsfaktor ist Diagonalreifen ein leichterer Reifen, und beim Bau eines Raumschiffs ist das Gewicht das Hauptanliegen.

Der Grund, warum sie dünn und zum einmaligen Gebrauch waren, hatte laut NASA auch mit dem Gewicht zu tun :

Gewicht: Da das Gewicht von extremer Bedeutung ist, werden die Reifen mit einem Minimum an Profil hergestellt, um Gewicht zu sparen und größere Nutzlasten zu ermöglichen. Ein paar Pfund scheinen keinen großen Unterschied zu machen, aber wenn Sie alle Möglichkeiten zur Gewichtsreduzierung im gesamten Shuttle zusammenzählen, kann dies einen erheblichen Einfluss haben.

Wenn es um die Tragfähigkeit geht:

Tragfähigkeit

Vorteil: Schräglage

Diagonalreifen haben aufgrund ihrer Mehrschichtigkeit generell einen Vorteil in Sachen Tragfähigkeit. Da es sowohl auf der Lauffläche als auch auf der Seitenwand eine einheitliche Anzahl von Lagen gibt, um das Gewicht eines Fahrzeugs zu tragen, sind Diagonalreifen im Allgemeinen besser, wenn schwere Lasten gezogen werden. Aus diesem Grund sind Anhängerreifen, Traktorreifen und Reifen für schwere Geräte oft Diagonalreifen; Sie können schwere Lasten besser tragen. Radialreifen sind mit hohen Tragfähigkeiten erhältlich, aber die Tragfähigkeit erfordert das Hinzufügen von viel mehr Lagen zu einem Radialreifen, was sie sehr steif macht.

Die wichtige Zeile hier ist "Hinzufügen vieler weiterer Lagen", wodurch der Reifen auch schwerer wird (siehe Hinweis oben zum Gewicht). Es kostet in der Nähe von 10.000 $, 1 Pfund in den Weltraum zu bringen . Wenn Sie also bei jedem Reifen ein paar Pfund sparen können, spielt es keine Rolle, dass sie 5.660 $ pro Stück kosten ; Sie sparen, indem Sie sie jedes Mal ersetzen, wenn sie tatsächlich leichter sind.

Selbst ein einziger MLG-Reifenschaden würde die Bremsfähigkeit des Fahrzeugs erheblich beeinträchtigen, was für etwas, das so schnell fährt wie ein landender Shuttle-Orbiter, ganz klar keine gute Sache ist.

Das Shuttle kommt problemlos mit einem Blowout zum Stehen, wie es 1985 beim Shuttle Discovery während der Landung von STS-51-D der Fall war .

Betreff: STS-51-D, Discovery hatte den Vorteil, eine der längsten Landebahnen der Welt nutzen zu können (und die meisten, die länger als die Landebahn der SLF sind, sind so, weil sie zu hoch sind). Höhenflughäfen), und dennoch betrachtete die NASA das Risiko von Reifenplatzern und/oder Bremsversagen während einer Landung am KSC als so schwerwiegend, dass sie die nächsten acht Flüge stattdessen auf Edwards verlegte, während sie die Orbiter modifizierte, um die Sicherheit zu erhöhen während der Landung. Und was wäre, wenn ein Shuttle während des Aufstiegs hätte abbrechen müssen (oder eine ungeplante Notfall-Deorbit machen) ...
... und landen Sie schwer an einem Notfallort mit einer kürzeren Landebahn als die primären Landeplätze und verlieren Sie einen oder mehrere Reifen während einer schweren, schnellen Landung auf einer (relativ) kurzen Landebahn und gehen Sie vom Ende oder von der Seite der besagten ab Landebahn durch den daraus resultierenden Bremskraftverlust? Und angesichts dessen, wie viel Gewicht sie den Shuttles im Laufe des Programms durch verschiedene Verbesserungen abnehmen konnten, fällt es mir schwer zu glauben, dass sie schwerere Radialreifen nicht kompensieren könnten, indem sie irgendwo eine Möglichkeit finden, Gewicht zu reduzieren anders.
@ Sean, die meisten Notlandeplätze hatten Landebahnen von mindestens 11.000 Fuß, wobei mehr als 12.000 üblich waren. (Und eine der Post-Challenger-Verbesserungen war ein Bremsfallschirm, der vermutlich weniger wiegt als bessere Reifen und gleichzeitig Vorteile in mehr Situationen bietet.)
@ Sean hätte wahrscheinlich das erhöhte Gewicht eines Radials erklären können, entschied sich jedoch dagegen , da sie diesen Nutzlastraum stattdessen an Kunden verkaufen konnten. Radialreifen sind nicht unbedingt stärker, sodass Sie das Gewicht nicht herumschleppen müssen.
Außerdem geben und absorbieren die Seitenwände eines Diagonalreifens einen Großteil des Stoßes.
@Vikki " Ich habe Schwierigkeiten zu glauben, dass sie schwerere Radialreifen nicht kompensieren könnten, indem sie woanders einen Weg finden, das Gewicht zu reduzieren. " Ich habe Schwierigkeiten zu glauben, dass ein selbsternannter Sesselexperte im Internet besser in der Lage ist Kompromisse zu beurteilen als die Ingenieure, die das Shuttle entworfen haben.
Warum hat das Space Shuttle Diagonalreifen anstelle von Radialreifen verwendet?
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